土工实验指导书及报告
刘宇 张素华 编
班级
学号
姓名
河南理工大学土木工程学院
20##年9月
目 录
实验一 测定砂土的粒度成分……………………………1
实验二 测定土粒密度……………………………………4
实验三 测定土的密度……………………………………7
实验四 测定土的含水率…………………………………9
实验五 测定土的液限和塑限……………………………11
实验六 测定土的压缩性指标（一）……………………14
实验七 测定土的压缩性指标（二）……………………17
试验八 测定土的抗剪强度指标…………………………20
实验一 测定砂土的粒度成分
(筛析法)
一、基本原理
筛析法是利用一套孔径不同的标准筛来分离一定量的砂土中与筛孔径相应的粒组，而后称量，计算各粒组的相对含量，确定砂土的粒度成分。此法只适用于分离粒径大干0．075mm的粒组。
二、仪器设备
(1)标准筛一套，孔径为5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm；
(2)电子天平；感量为0.01g；
(3)磁钵及橡皮头研棒；
(4)毛刷、白纸、尺等。
三、操作步骤
1．制备土样
(1) 风干土样，将土样摊成薄层，在空气中放1—2d，使土中水分蒸发。若土样已干，可直接使用。
（2）若试样中有结块时，可将试样到入磁钵中，用橡皮头研棒研磨，使结块成为单独颗粒为止。但须注意不要把颗粒研碎。
(3)从松散的或研散的土样中取代表性试样，
最大粒径小于2mm者，取100一300 g；
最大粒径为2一l00mm的，取300—900g；
最大粒径为10—20 mm的，取1000一2000 g
最大粒径为20一40 mm的，取2000一4000 g
最大粒径大于40 mm者，取4000 g以上。
用四分法来选取试样，方法如下：将土样拌匀，倒在纸上成圆锥形，用尺以圆锥顶点为中心，向一定方向旋转，使圆锥成为1—2cm厚的圆饼状。继而用尺划两条相互垂直的直线，使土样分成四等份，取走相同的两份，将留下的两分样拌匀；重复上述步骤，直到剩下的土样约等于需要量为止。
2．过筛及称量
(1) 用电子天平称取一定量的试样(ms)，准确到0.1g，记录之。
(2)检查标准筛是否按顺序（大孔径放在上面，小孔径放在下面）叠好，筛孔是否干净，若夹有土粒，需刷净。然后将已称量的试样到入顶层的筛盘中，盖好盖，用摇筛机或手进行筛析，振摇时间一般为10—15min，然后按顺序将每只筛取下，在白纸上用手将筛盘轻叩．摇晃，直到筛净为止。将漏在白纸上的土粒例入下一层筛盘内，按此顺序，直到最未一层筛盘筛净为止。
(3)称量留在各筛盘上的土粒mi，准确至0.1g，并测量试样中最大颗粒的直径。若大于2mm的颗粒超过50％．则应再用粗筛进行分析;若粒径小于0.075mm的含量大于50％，则该土不是砂土，而是细粒土，将这一部分用沉降法继续分析。
四、注意事项
1、在筛析进行中．尤其是将试样由一器皿倒入另一器皿时，要避免微小颗粒的飞扬。
2、过筛后，要检查筛孔中是否夹有颗粒，若夹有颗粒，应将颗粒轻轻刷下，放入该筛盘上的土样中，一并称量。
五、实验记录
筛析法实验记录表
实验者 实验日期
六、成果整理（附计算过程）
1、计算各粒组的百分含量，准确至小数后一位。
式中：xi—粒组百分含量，％；mi—某粒组质量，g；ms—试样质量，g。
注意：各筛盘及底盘上土粒的质量之和与筛前所称试样的质量之差不得大于1％；否则，应重新实验。苦两者差值小于1％，可视实验过程中误差产生的原因，分配给某些粒组；最终各粒组百分含量之和应等于100％。
2、根据试样的粒度成分定出土的名称，绘制累汁曲线，求不均匀系数c。和曲率系数ｃc，并说明该土的均一性。
实验二 测定土粒密度
（比重瓶法）
一、基本原理
土粒密度是指土的固体部分的单位体积的质量。土的固体部分质量可用精密天平测得，相应之土粒的体积，一般应用测量排除与土粒同体积之液体的体积的方法测得，通常用比重瓶法测定土粒的体积。此法适用于粒径小于5mm或者含有少量5mm颗粒的土。粒径大于5mm的土，则用虹吸筒法。该方法的原理是，将士颗粒放入盛有一定水位的虹吸简中，排开的水量即为试样的体积。对于砂土，可用大型的李氏比重瓶法，其原理与虹吸筒法相似。
在用比重瓶法测定土粒体积时，必须注意所排除的液体体积确能代表固体颗粒的真实体积。土中含有气体，试验时必须把它排尽；否则，影响测试精度。可用煮沸法或抽气法排除土内气体。所用的液体一般为蒸馏水。若土中含有大量的可溶盐类、有机质、胶粒时，则可用中性液体，如煤油、汽油、甲苯和二甲苯，此时必须用抽气法排气。
二、仪器设备
1、比重瓶：容量为100cm3，有毛细式与长颈式两种；
2、分析天平：感量为0.001g，称量为200g；
3、砂浴(或可调电加热器)；
4、真空抽气设备；
5、恒温水槽；
6、温度计：测定范围为0～50℃，精确至0.5℃;
7、其它：烘箱、蒸馏水、中性液体、小漏斗、干毛巾、净的比重瓶在105～110℃
下烘干；取出后置于干燥器内．冷却至室温称量后备用。
三、操作步骤
1、土样的制备
取有代表性的风干土样约100g，充分研碎，并全部过2mm筛。把筛下试样放入烘箱，在105～110℃下烘至恒重，取出置于干燥器内，冷却至室温备用。
2、测定干土的质量
称制备好的试样约15g，通过漏斗倾入已知质量的比重瓶中，在天平上称瓶加土的质量，减去瓶的质量即得土粒质量ms。
3、煮沸(或抽气)排气
1)煮沸排气：注蒸馏水于盛有土样的比重瓶中至半满，轻摇比重瓶，使土粒分散；将瓶置于沙浴上煮沸，由开始沸腾时算起，若为砂土及亚砂土，煮沸时间应不少于30min，粘土及亚粘土应不少于1h以排除气体。
2)抽气排气：将盛有土样及半满蒸馏水之比重瓶放在真空排气缸内，接上真空泵，真空度应接近一个大气压，直至摇动时无气泡逸出为止，抽气时间一般为1～2h。
4、测定瓶加水加土之质量
１)若用煮沸排气法时，煮沸完毕后，取出比重瓶冷却至室温，注蒸馏水于比重瓶中(毛细式，注至近满加盖，长颈式，则注至近刻度处)。然后将比重瓶置于恒温水槽内，待温度稳定和瓶内上部悬液澄清后，取出比重瓶。
2)若为毛细式比重瓶，应注蒸馏水至瓶口，塞上瓶塞，使多余的水自毛细管中溢出；瓶塞塞好后，瓶内不应留有空气；如有，应再加水重新塞好。将瓶外水分擦干后称量，得瓶、水和土之总质量m1；称完后，立即测定瓶内悬液之温度。若为长径式比重瓶，应加蒸馏水于刻度处，擦干瓶外水分称量。
５、测定瓶加水之质量
倒掉瓶中悬液，洗净比重瓶，灌满蒸馏水加盖，恒温约15min，使瓶内蒸馏水温度与悬液的温度一致。检查瓶内有无气泡；若有，需排除之；然后，擦干瓶外水分称量，得瓶加水的质量m2。
6、计算
按下式计算土粒的密度，准确至0.01g/cm3
式中ms—土粒的质量，g；m1—瓶加水加上的质量，g；m2—瓶加水的质量，g；ρwt—t℃时蒸馏水的密度，可由下表查得。
不同温度时水的密度
7、平行测定
本实验须进行两次平行测定，取其结果的算术平均值，其平行差值不得大于
0.02 g/cm3。
四、注意事项
1、煮沸(或抽气)排气时，必须防止悬液溅出瓶外，火力要小，并防止煮干；必须将土中气体排尽，否则影响实验成果。
2、必须使瓶中悬液与蒸馏水的温度一致。
3、称量必须准确，测定m1及m2时，必须将比重瓶外水分擦干。
4、若用长颈式比重瓶，液体灌满比重瓶时．液面位置前后必须一致。
五、实验记录及成果整理
测定土粒密度试验记录表
试验方法 试验者 试验日期
六、思考题
1、土中空气如不排除，所得土粒密度偏大还是偏小，为什么?
实验三 测定土的密度
(环刀法)
一、实验原理
土的密度是指土的单位体积的质量。若用天然状态原状土样测得的密度．称天然密度。
一般常用环刀法或蜡封法测定粘性土的密度，两者的主要区别在于测定土的体积的方法不同。环刀法适用于较均一、可塑的粘性土。蜡封法适用于土中含有粗粒，或者坚硬易碎难以用环刀切割的土，或者试样量少，只有小块、形状不规则的土样时使用。
环刀的容积即为土的体积，称量后，减去环刀的质量就得土的质量，然后计算得土的密度。
二、仪器设备
1、环刀：内径面积50cm2或30cm2，高为2cm；
2、天平：感量为0.1g；
3、切土刀、钢丝锯、凡士林油及玻璃板等
三、操作步骤
1、测定环刀的质量m1
2、切取土样
在环刀内壁上涂以薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样表面上，用修土刀把土样削成略大于环刀的土柱，然后垂直向下轻压环刀，边压边削，至土样高出环刀为止。先削平环刀上端之余土，使土面与环刀边缘齐平，再置于玻璃板上：然后削环刀刃口一端的余土，使与环刀刃口齐平。若两面的土有少量剥落，可用切下的碎土轻轻补上。
3、测定环刀和土样之质量
擦净环刀外壁，称量环刀和土样的质量m2，准确至0.1g。
4、计算土的密度
式中：ρ—土的密度，g/cm3；m2—环刀与土样之质量，g；m1—环刀的质量，
g；
v—土的体积，cm3
计算准确至0.01g/cm3。
5、平行测定
本试验须进行两次平行测定，取其结果的算术平均值，其平行差值不得大于0.03 g/cm3
四、注意事项
1、用环刀切取土样时，必须严格按实验步骤操作，不得急于求成，用力过猛或图省事不削成土柱，这样就易使土样开裂扰动，结果事倍功半。
2、修平环刀两端余土时，不得在试样表面往返压抹。对于较软的土，宜先用钢丝锯将士样锯成几段，然后用环刀切取。
五、实验记录
土的天然密度试验记录表
试验者 试验日期
六、成果整理（附计算过程）
实验四 测定土的含水率
（烘干法）
一、基本原理
含水率是指土中水分质量与干土质量之比值。湿土在温度为105～110℃的长时间烘烤下，土中水分完全被蒸发，土样减轻的质量与完全干燥后土样的质量之比值，即为湿土的含水率，以百分数表示。
测定含水率的方法很多，其区别是使土样干燥的方法不同，常用的有下列几种方法。
（1）烘干法：将士样置于烘箱中烘烤除去水分，烘干法只能在实验室中有烘箱设备的条件下进行；
（2）酒精燃烧法：将酒精倒入土样中，燃烧除去其水分。
（3）砂土炒干法：砂土中结合水少，可以将它放在铝盒中置于电炉上炒干。
二、仪器设备
（1）铝盒2个；
（2）天平：感量为0.01g
（3）电热恒温干燥箱；
（4）干燥器。
三、操作步骤
1、测湿土的质量
先称得铝盒的质量m。后选取代表性的土样约15g，放入铝盒内，盖紧盒盖，称铝盒加土的质量m1。
2、烘干土样
打开盒盖，将盛有土样的铝盒置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对粘土、粉土不得少于８h，对砂土不得少于6h。
3、测干土的质量
自烘箱中取出铝盒盖上盒盖，立即放入干燥器中，冷却后称盒加土的质量m2。减去铝盒质量m。即得干土质量。
4、按下式计算含水率
式中：ω ─ 土的含水率，％；m1 ─ 铝盒加湿土的质量.g；m2 ─ 铝盒加干土的质量，g；m0 ─ 铝盒的质量，g。
5、平行测定
每一土样须做两次平行测定，取其结果的算术平均值。允许平行误差值如下：
含水率 允许平行误差值
<10% 0.5%
10~40% 1.0%
>40% 2.0%
四、注意事项
1、打开土样后，应立即取样称湿土质量，以免水分蒸发。
2、土样必须按要求烘至恒重，否则影响测试精度。
3、烘干的试样应冷却后称量，防止热土吸收空气中的水分影响称量精度。
五、实验记录
土的含水率试验记录表
试验方法 实验者 试验日期
六、成果整理（附计算过程）
1、根据实验室测定的土粒密度、土的密度、含水率，计算土的干密度、孔隙比、空隙度、饱和度。
2、绘制土的三相草图，并利用草图计算出上述各项指标
实验五 测定土的液限和塑限
（锥式仪法和搓条法）
一、基本原理
在界限含水率中，意义最大的是从粘流状态过渡到粘塑状态的液限(wL)和从塑态过渡到半固态的塑限(wp)。土的塑性指数是液限与塑限之差(Ip＝wL-wp)，是表示土的塑性强弱的指标。
对于液限的测定，我国广泛使用的是锥式液限仪，圆锥质量76g，锥角30°，距锥尖10mm处刻有一环形线。当锥在自重作用下沉入土中的深度恰为10mm时，则认为此时的含水率就为液限。
土的塑态与固态间的界限含水率称土的塑限。塑限的测定依据主要是根据土处于塑态时可塑成任意形状且不产生裂纹；处于固态时则很难搓成任意形状，若勉强为之，则土面要发生裂纹或断折等现象。以这两种物理状态为待征，确定塑态和固态的界限。也就是说，当土被搓成一定粗细的土条且表面开始出现裂纹时的含水率，即为塑限。
此外，我国还采用圆锥式液塑限联合测定仪测定液限和塑限。它是用瓦氏圆锥仪在专门的仪器上测定土在不同含水率时的圆锥入土深度，在双对数坐标纸上绘成圆锥入土深度与含水率的关系直线。在直线上分别查得圆锥入土深度为17mm、l０mm和2mm时的相应含水率，即为碟式仪液限（等效）、锥式仪液限和塑限。
二、锥式液限仪测定液限
（一） 仪器设备
1、铝盒、调土杯及调土刀
2、锥式液限仪(如图)；
3、天平：感量为0.01g；
4、筛：孔径为0.5mm；
5、磁钵和橡皮头研棒；
6、烘箱；
7、干燥器。
（二）操作步骤
1、制备土样
取天然含水率的土样50g捏碎过筛；若天然土样已风干，则取样80g研碎，并过0.5mm筛；加蒸馏水调成糊状，盖上湿布或置保湿器内12h以上，使水分均匀分布。
2、装土样于调土杯中
将备好的土样再仔细拌匀一次，然后分层装入试杯中；用手掌轻拍试杯，使杯中空气逸出；待土样填满后，用调土刀抹平上面，使之与杯缘齐平。
3、放锥
（1）在平衡锥尖部分涂上一薄层凡士林，以拇指和食指执锥柄，并保持锥体垂直，使锥尖与试样面接触，轻轻松开手指，使锥体在其自重作用下沉入土中；注意，放锥要平稳避免产生冲击力。
（2）放锥15s后，观察锥体沉入土中的深度，以土样表面与锥接触处为准；若恰为10mm(锥上有刻度标志)，则认为这时的含水率就为液限。若锥体入土深度大于或小于10mm时，表示试样含水率大于或小于液限；此时，应挖去沾有凡士林的土，取出全部试样放在调土杯中，使水分蒸发或加蒸馏水重新调匀，直至锥体下沉深度恰为10mm时为止。
4、测液限含水率
将所测得的合格试样，挖去沾有凡士林的部分，取锥体附近试样少许(约15～20g)放入铝盒中测定其含水率，此含水率即为液限。
5、平行测定
本实验须做两次平行测定，取其结果的算术平均值，计算准确至0.1％，平行差值不得大于2％。
（三）注意事项
1、若调制的土样含水率过大，只许在空气中晾干或用吹风机吹干，也可用调土刀搅拌或用手搓捏散发水量，切不能加干土或用电炉烘烤。
2、放锥时要平稳，避免产生冲击力。
3、从调土杯中取出土样时，必须将沾有凡士林的土弃掉，方能重新调制或者取样
测含水率。
三、搓条法测塑限
（一）仪器设备
1、铝盒、调土刀、调土杯
2、磁钵及橡皮头研棒；
3、天平：感量为0.01g；
4、烘箱、干燥器、电热吹风器；
5、筛：孔径为0.5mm；
6、毛玻璃板：约300mm×200mm。
（二）操作步骤
1、制备土样
按液限试验制备试样，但加的水分要少些。
2、搓条
取一小块试样在手中揉捏至不沾手，用手指捏成椭球形，置于毛玻璃板上，用手掌轻轻搓条；手掌用力要均匀，土条长度不能超过手掌宽度，土条不能出现空心现象；当土条被搓至直径为3mm，且产生裂纹并开始断裂时，此时的含水率恰为塑限。若土条被搓至3mm仍未产生裂纹，表示该试样含水率高于塑限，应将士条重新揉捏，再搓滚之。若土条直径大于3mm就断裂，表示其含水率低于塑限，应弃去，重新取土揉捏搓条，直至达到标准为止。每搓好一合格的土条后，应立即将它放在铝盒里，盖上盒盖，避免水分蒸发，直到土条重达3～5g为止。
3、测塑限含水率
将放在铝盒中的土条称重，烘干后再称干土的质量。
4、平行测定
本试验须做两次平行测定，取其结果的算术平均值，计算准确至0.1％，两次结果
的差值，粘土、亚粘土不得大于2％；亚砂土不得大于1％。
（三）注意事项
1、搓条时，必须用力均匀，以手掌轻压，不得作无压滚动，空心现象，搓滚前
土团必须经过充分的揉捏。
2、土条须在数处同时产生裂纹始达塑限；如仅有一条裂纹，可能是用力不均所
至，产生的裂纹必须呈螺纹状。
四、成果整理
液限塑限试验记录表
实验者 实验日期
用所测得的液限与塑限值计算塑性指数，并按塑性指数分类定出土名。并用所测得之液限、塑限、天然含水率计算液性指数，并评价土所处的稠度状态。
·
实验六 测定土的压缩性指标（一）
（杠杆式压缩仪法）
一、基本原理
土的压缩性是指土在压应力作用下发生压缩变形，体积被压缩变小的性能，饱水土在压应力作用下，由于孔隙水的不断排出而引起的压缩过程称为渗透固结。因此，饱水土的压缩试验亦称固结试验。固结试验是将土样放在金属器内，在有侧限的条件下施加压力，观察土在不同压力下的压缩变形量，以测定土的压缩系数、压缩模量、压缩指数、固结系数、前期固结压力等有关压缩性指标，作为工程设计计算的依据。
一般压缩仪有杠杆式和磅秤式两种。杠杆式压缩仪是用砝码通过杠杆加压；磅秤式压缩仪是通过带有加压框架的磅秤施加压力，本实验采用杠杆式压缩仪。
固结试验中，后一级压力的施加均是在前一级荷重下压缩至稳定后施加的。按稳定标准的不同，通常将固结试验分为两类：
1、稳定压缩：每级压力下持续24h为压缩稳定标准；测记试样高度变化后，即可施加下级压力。这是各类规范的常规标准。
2、快速压缩：在各级压力下，压缩时间规定为1h，仅在最后一级压力下，除测记1h变形量外，还测读到稳定标准(24h)时的变形量。在整理资料时，根据最后一级变形量，校正前几级压力下的变形量。当试验要求精度不高时，可采用快速压缩法。
二、仪器设备
1、杠杆式固结仪：包括加压及测压装置、压缩容器和测微表；
2、测含水率和密度所需的设备；
3、其它；滤纸、钟表等。
三、操作步骤
1、试样制备：按工程要求取原状土或制备所需状态的扰动土样，按测定土的密度的方法用环刀切取土样，测定土的密度，并同时取土测定土的含水率和土粒密度。
2、安装环刀：顺序如下：在压缩容器里放护环，（缺口向下）→放干净潮湿的透水石→放干净潮湿的滤纸→放装有土样的环刀，刃口向下→放加压导环→放干净潮湿的滤纸→放干净潮湿的透水石→放传压活塞。
3、检查设备：检查加压设备是否灵敏。
4、安置容器：将装好试样的压缩容器放到水平台固定位置，再将上部加压框架放上，安置测微表。
5、施加预压：为保证试样与仪器上下各部件之间接触良好，应施加1kPa的预压荷重。调整测微表读数至零点，转动手轮使杠杆上水银泡居中，杠杆水平。
6、加压观测
(1) 加第一级荷重,其大小视土的软硬程度分别采用0.0125、0.025和0.05MPa，同时,记录加荷时间；在试验过程中,应始终保持加荷杠杆水平,加压时将砝码轻放在砝码盘上。
(2) 如系饱和试样，则在施加第一级荷重后，立即向容器中注水至满,如系非饱和试样，须以湿纱布围住上下透水石四周，避免水分蒸发。
(3) 快速法，在每小时观察测微表读数后即加下一级荷重；但最后一级荷重，应观察到压缩稳定时为止(24h)。
(4) 荷重级增量不宜过大，视土的软硬程度及工程情况而定，一般顺序为0.025、0.05．0.1、0.2、0.3MPa，或按设计要求，模拟实际加荷情况适当调整。最后一级荷重应大于土层计算压力的0.1～0.2MPa。
7、拆除仪器：退去荷重后，拆去测微表，排除仪器中水分，按与安装相反的顺序拆除各部件，取出带环刀的试样。将仪器擦净，涂油放好。
8、仪器变形校正：考虑压缩仪器本身及滤纸变形所产生的变形影响，应做压缩量的校正。校正方法按下述步骤进行：以与试样相同大小的金属块代替土样放入容器中，然后与试验土样步骤一样，分别在金属块上加同等压力，每隔10min加荷一次，测记各级荷重下测微表读数；加至最大荷重，记下测微表读数后，按与加荷相反的次序，每10min退荷一次，测记测微表读数，至荷重完全卸除为止。
按压缩试验步骤拆除仪器，重新安装，重复以上步骤再进行校正，取其平均值作为各级荷重下仪器的变形量，其平行差值不得超过0.01mm
四、实验记录
压缩实验记录表
实验者 实验日期
五、成果整理
1、计算各级荷重下的试样变形量
(1)稳定压缩法：某一荷重下压缩稳定后的总变形量为该荷重下测微表读数减去仪器变形量。
(2)快速压缩法：稳定系数Ｋ分别乘以前面各级荷重下1h的变形量，可得各级荷重下的稳定变形量（附计算过程）。
2、计算试样的初始孔隙比及各级压力下的孔隙比，并求出荷重0.1～0.2MPa的压缩系数和压缩模量（附计算过程），判定试样的压缩性高低
3、绘制压缩曲线
实验七 测定土的压缩性指标(二)
一、基本原理
本实验是测定试样在侧限和轴向排水条件下的变形和压力、变形和时间的关系，以便计算压缩指数、回弹指数、固结系数和前期固结压力等压缩性指标，了解土的压缩特性。
二、仪器设备
1、三连低压固结仪；
2、测土的含水率和密度所用的设备；
3、 其它：滤纸、秒表等。
三、操作步骤
1、切取安装试样：按实验七的方法制备并切取土样，放置于压缩容器中。
2、加荷；按不同加压设备的要求加各级荷重，荷重级不宜过大，视土的硬软程度和工程情况而定，—般顺序是0.025、0.05、0.1、0.2、0.4MPa，或按设计要求，模拟实际加荷情况适当调整。最后一级荷重应大于土层的计算压力的0.1一0.2MPa。
如系饱和试样，则在施加第一级荷重后，须立即向水槽内注水．浸没试样；如系非饱和试样，需用湿棉纱围住加压盖板四周，避免水分蒸发。
3、测定沉降速率，在每级荷重加荷后按下列时间记录测微表读数：6s、15s、1min、2minl5s、4min、6minl5s、9min、12minl5s、16min、20minl5s、25min、30minl5s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h，至稳定为止。对某些渗透性较强的土，可观测到每小时变化不0.005mm时为止。
4、加荷观测：如需测定回弹指数，则可在最后一级荷重稳定后卸荷，每次卸去两级荷重，直至卸完为止。每次卸荷后的膨胀变形稳定标准与加荷相同，并测记每次卸荷后的膨胀稳定变形量。
5、拆除仪器：卸完荷重后，拆去测微表，排除仪器中水分，按与安装时相反的顺序拆除各部件，取出环刀中的试样，用干滤纸吸去土样两瑞表面的水分，测实验后的含水率。
6、 将仪器各部件擦净，涂油放好。
四、实验记录
固结实验记录表
实验者 实验日期
五、成果整理
1、求固结系数Cv
时间平方根法：对于某一荷重，以百分表读数d(mm)为纵坐标，以时间平方根
(min)为横坐标，绘制d—曲线，延长d—曲线开始的直线段，与纵坐标交于d0 (理论零点)。过d0绘制另一直线，令其横坐标为前一直线横坐标的1.15倍，则后一直线与d—线交点所对应的时间的平方，即为试样固结度达90％所需的时间t90该荷重下的固结系数Cv按下式计算
Cv=
式中：
=
为最大排水距离，等于某一荷重下试样处初始与终了高度的平均值之半。
实验八 测定土的抗剪强度指标
(直接剪切试验法)
一、基本原理
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。试验的基本原理是根据库伦定律，土的内摩擦力与剪切面上的法向压力成正比。将土制备成几个土样，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力进行剪切，得其剪坏时的剪应力，即为抗剪强度τf。然后，根据剪切定律确定土的抗剪强度指标，φ和C。
直接剪切仪，按施加剪力的方式不同，分为应变控制式和应力控制式两种。应变控制式是通过弹性钢环变形控制剪切位移的速率；应力控制式是通过杠杆用砝码控制施加剪应力的速率，测相应的剪切位移。目前，多用应变控制式。
按土样在荷重作用下压缩及受剪时的排水情况不同，试验方法可分三种：
1、快剪法（或称不排水剪）：即在试样上施加垂直压力后，立即加水平剪切力。在整个试验中，不允许试样的原始含水率有所改变（试样两端敷以隔水纸），即在试验过程中孔隙水压力保持不变(3～5min内剪坏)。
2、慢剪法（或称排水剪）：即在加垂直荷重后，使其充分排水（试样两端敷以滤纸），在土样达到完全固结时，再加水平剪力；每加一次水平剪力后，均需经过一段时间，待土样因剪切引起的孔隙水压力完全消失后，再继续加下一次水平剪力。
3、固结快剪法：在垂直压力下土样完全排水固结稳定后，以很快速度施加水平剪力。在剪切过程中不允许排水(规定在3～5min内剪坏)。
由于上述三种实验方法的受力条件不同，所得抗剪强度值也不同。因此，必须根据土所处的实际应力情况来选择试验方法。
直接剪切试验不能严格控制排水条件，以土样所受的总应力为计算标准，所得强度为总应力强度。施加某一垂直压力σ后，逐渐施加水平剪应力τ，同时测得相应的剪切位移△L，直至土样被剪坏为止。通常以剪应力的最大值(峰值)或稳定值作为抗剪强度τf。如无明显变化，以剪切位移等于4mm(土样直径为64mm)的剪应力值作为土的抗剪强度。
二、仪器设备
1、直接剪切仪：应变控制式直剪仪；
2、其它：天平、修土刀、环刀、推土器、凡士林、滤纸或蜡纸、秒表、直
尺、量角器等。
三、操作步骤
1、切取土样
按工程的需要，用已知质量、高度和面积的环刀，取相同试样4～5个，并测其密度，其密度差不应大于0.03g／cm3，取余土测含水率。
2、检查仪器
检查测微表灵敏性及弹性钢环与剪切容器的接触情况，将上下盒间接触面及盒内表面涂薄层凡士林，以减少摩擦阻力。
3、安装试样
(1) 对准上下盒，插入固定销、在盒内放入透水石一块，隔水纸一张，将装有试样的环刀刃口向上，对准剪切容器口，将试样从环刀内推入剪切容器中，顺次放上隔水蜡纸一张和透水石一块(注:固结快、慢剪时,须把蜡纸换成滤纸)。
(2) 加上活塞、钢球及加压框架。
4、垂直加荷
每组试验至少取四个试样，在四种不同垂直压力下作剪切试验，垂直压力由现场预期的最大压力决定，一般垂直压力分别为50、100、200、300KPa。各垂直压力可一次轻轻施加；若土质松软，也可分次施加，以防土样挤出。
(1) 慢剪法和固结快剪法，要求土样垂直变形在每小时内小于0.005mm，此时才认为固结达到稳定。
(2) 快剪法在加垂直荷重后，须立即进行剪切。
5、水平剪切
转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触；调整量力环中的测微表读数为零。拔出固定销，开动秒表，固结快剪和快剪法以每分钟4～12转匀速转动手轮，使试样在3～5min内剪坏。如量力环中测做表指针不再前进，或者显著后退，则表示试样已被剪坏；一般宜剪至剪切变形达到4mm；若测微表指针继续前进，则剪切变形应超过6mm才能停止。同时，测记手轮转数n和量力环测徽表读数R，剪切位移△L＝20n－R(△L和R的单位都为0.01mm)慢剪法剪切速率应小于0.020～0.025mm／min。
6、拆除仪器
剪切结束后，反转手轮，卸除垂直荷载和加压框架，取出已剪坏的试样，
擦净剪切容器。
7、重复以上步骤，对第二、第三、第四块试样进行剪切试验。
四、实验记录
直接剪切试验记录表
实验者 实验日期
五、成果整理
1、计算各级垂直荷重下土的抗剪强度τf
τf＝CR
式中： C─量力环校正系数为1.861 KPa／0.01mm；
R─量力环测微表读数，0.01mm。
2、绘制τf－σ关系曲线
以抗剪强度τf为纵坐标，以垂直压力σ为横坐标，绘制τf－σ关系直线，直线的倾角为土的内摩擦角φ，直线在纵坐标轴上的截距为土的内聚力c。
当τf－σ直线中三点不能连成一条直线，且相差不大时(不超过相应抗剪强度的5％)，可用三角形法求得近似直线代替。其做法是：连接三点组成一个三角形，通过此三角形三中线的交点(三角形重心)做平行于最长边的平行线，此线即为所求的近似直线。
